DE4436445A1 - Verfahren zum Bewerten des dynamischen Verhaltens von spanend arbeitenden Werkzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewerten des dyna­ mischen Verhaltens von spanend arbeitenden Werkzeugen, ins­ besondere von Fräsern, wobei zunächst Schwingungen bzw. Körperschallsignale von dem spanenden Werkzeug aus minde­ stens einer Richtung X bzw. Y bzw. Z von einem Schwingungs­ aufnehmer erfaßt werden und wobei die Schwingungen/Körper­ schallsignale sodann gegebenenfalls verstärkt und schließ­ lich in einen Rechner zur Auswertung gegeben werden.

Zur objektiven Bewertung von spanend arbeitenden Werkzeugen wie z. B. von Fräsern ist man zur Zeit auf das Messen der Schnittkräfte durch direkte oder indirekte Ermittlung der Leistungsaufnahme und auf die Feststellung der Standzeiten beschränkt. Darüber hinaus kann auch die Bearbeitungsquali­ tät, d. h. die erzielbare Oberflächengüte zur Beurteilung herangezogen werden. Ein weiterer, wichtiger Gesichtspunkt ist darüber hinaus die "Laufruhe" eines Werkzeuges während der Bearbeitung. Die Ermittlung der Laufruhe läßt sich je­ doch zur Zeit nur subjektiv durchführen mit der Folge, daß die erzielbare Genauigkeit und Objektivität nicht besonders gut sind.

Darüber hinaus ist es ganz allgemein bekannt, Schwingungs­ messungen an Maschinen mit Hilfe von Schwingungsaufnehmern durchzuführen. Das Wissen um die tatsächlich auftretenden Schwingungen bei einer bestimmten Drehzahl eines Werkzeuges ergibt für sich allein aber noch kein brauchbares Kriterium für eine objektive Bewertung des durch den Zerspanprozeß hervorgerufenen, dynamischen Verhaltens des Werkzeuges.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen vorzusehen, mit deren Hilfe es möglich ist, das dynamische Verhalten von Werkzeugen bei Zerspanprozessen objektiv zu bewerten.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß ver­ gleichende Messungen zweier ähnlicher, d. h. einander ent­ sprechender Werkzeuge bei jeweils gleichen Schnittbedingun­ gen durchgeführt werden, wozu Schwingungen/Körperschall­ signale einerseits unter Last und andererseits bei jeweils gleicher Drehzahl ohne Last erfaßt werden und daß derartige Messungen mindestens bei einer Drehzahl durchgeführt wer­ den.

Eine objektive Bewertung des dynamischen Verhaltens des Werkzeuges aufgrund des Zerspanungsprozesses wird mit den besagten Maßnahmen dadurch erreicht, daß jeweils Schwin­ gungsmessungen am arbeitenden Werkzeug und bei gleicher Drehzahl an dem nicht arbeitenden Werkzeug erfolgen. Hier­ bei ergeben sich unterschiedliche Schwingungszahlen, die jeweils ein Kriterium für das betreffende Werkzeug dar­ stellen.

Anhand derartiger Kriterien, die schließlich bei unter­ schiedlichen Drehzahlen und/oder Vorschüben und/oder Ein­ griffsverhältnissen gewonnen werden können, lassen sich z. B. auch graphische Darstellungen erstellen, die sodann einen raschen und unkomplizierten Vergleich verschiedener, jedoch einander entsprechender Werkzeuge gestatten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines konkreten Aus­ führungsbeispieles und eines Fließschemas gemäß der einzi­ gen Figur näher erläutert.

Die beim Leerlauf z. B. durch Unwucht und die beim Zerspan­ prozeß bei jeweils definierten Drehzahlen am Werkzeug 1 auftretenden Schwingungen 2 werden an einer oder mehreren geeigneten Stellen der Maschine durch einen Schwingungsauf­ nehmer 3 erfaßt und als Signal 4 gegebenenfalls an einen Verstärker 5 und sodann als verstärktes Signal 6 an eine Meßdatenerfassungseinrichtung 7 weitergegeben. Der Schwin­ gungsaufnehmer 3 kann ein Beschleunigungsaufnehmer sein, der eine der jeweiligen dynamischen Beschleunigung propor­ tionale Ladungsverschiebung erzeugt, die in dem nachge­ schalteten Ladungsverstärker in eine proportionale Spannung oder Stromstärke gewandelt wird. Für den vorliegenden Fall sind auch Beschleunigungsaufnehmer mit integriertem La­ dungsverstärker geeignet. Grundsätzlich können jedoch auch alle anderen Vibrationsaufnehmer wie z. B. Geschwindigkeits­ aufnehmer, Wegaufnehmer usw. verwendet werden.

Die gewonnenen bzw. verstärkten Signale 6 werden sodann der Meßdatenerfassungseinrichtung 7 z. B. in Gestalt einer Meß­ datenerfassungskarte eines Personal-Computers 8 zugeführt und sodann werden die analogen Signale digitalisiert und anschließend mit einer geeigneten Software 9 weiterverar­ beitet und schließlich erfolgt eine Auswertung und gege­ benenfalls Speicherung in einem hierzu geeigneten Rechner­ teil 10. Die Ausgabe der ermittelten Ergebnisse erfolgt durch eine Anzeige bzw. einen Ausdruck mit Hilfe eines Mo­ nitors 11 oder eines Druckers 12 bzw. in sonstiger, geeig­ neter Weise.

Das Signal 4 bzw. das verstärkte Signal 6 beruht auf einer Schwingung 2, die z. B. eine Schwingung in X-Richtung sein kann. In gleicher Weise können ferner Signale 13 und 14, die von Schwingungen in Y- bzw. in Z-Richtung erfolgen, der Maßdatenerfassungseinrichtung 7 zugeführt werden und sodann verarbeitet und ausgegeben werden.

Für die objektive Bewertung des dynamischen Verhaltens des Werkzeuges 1 bei einem Zerspanprozeß werden die Schwin­ gungszahlen bei bestimmten Drehzahlen im Leerlauf und bei Last gemessen und sodann die Differenz der beiden Schwin­ gungszahlen als effektive Schwingungszahl für die Beurtei­ lung ermittelt. Die von einem Werkzeug gewonnenen Ergeb­ nisse werden ferner zur objektiven Bewertung mit den Er­ gebnissen eines anderen Werkzeuges verglichen. Dies kann schließlich mit Hilfe von Diagrammen und graphischen Dar­ stellungen geschehen, in denen die effektive Schwingungs­ zahl über der Drehzahl aufgetragen wird.

Wenn ferner zusätzliche Rahmenbedingungen eine Rolle spie­ len können wie z. B. unterschiedliche Auskraglängen oder dergleichen, so lassen sich die Ergebnisse in räumlichen Graphiken längs einer X-, einer Y- und einer Z-Koordinate wiedergeben. Ein rascher Vergleich der gewonnenen Ergeb­ nisse ist auf diese Weise dann jederzeit möglich.

Claims (2)

1. Verfahren zum Bewerten des dynamischen Verhaltens von spanend arbeitenden Werkzeugen (1), insbesondere von Fräsern, wobei zunächst Schwingungen/Körperschallsig­ nale (2) von dem spanenden Werkzeug (1) aus mindestens einer Richtung (X, Y, Z) von einem Schwingungsaufnehmer (3) erfaßt werden und wobei die Schwingungen/Körper­ schallsignale (2) sodann gegebenenfalls verstärkt und schließlich in einen Rechner zur Auswertung gegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß vergleichende Messungen zweier ähnlicher, d. h. einander entsprechen­ der Werkzeuge (1) bei jeweils gleichen Schnittbedin­ gungen durchgeführt werden, wozu Schwingungen/Körper­ schallsignale (2) einerseits unter Last und anderer­ seits bei gleicher Drehzahl ohne Last erfaßt werden und daß derartige Messungen bei mindestens einer Drehzahl erfolgen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Messungen bei jeweils verschiedenen Drehzahlen und/oder Vorschüben und/oder Eingriffsverhältnissen durch­ geführt werden.